典型制備工藝-離子型表面活性劑生產(chǎn)工藝【改】（陰離子合成皂基合成）

《表面活性劑、膠體與界面化學(xué)基礎(chǔ)》化妝品專業(yè)基礎(chǔ)課主講鐘巖亮考試考核平時成績：考勤+課堂表現(xiàn)

線上考核、互動、評價：50%期末考試：50%表活典型合成工藝表面活性劑原料*表面活性劑生產(chǎn)主要設(shè)備*離子型表面活性劑生產(chǎn)工藝*非離子型表面活性劑合成工藝*兩性離子表面活性劑合成工藝*

【學(xué)習(xí)指南】離子型表面活性劑生產(chǎn)工藝（工業(yè)制皂）學(xué)習(xí)目標(biāo)：

了解并掌握鹽析法制皂流程理解連續(xù)煮皂法、脂肪酸中和法了解皂制品的酸值、碘值、不皂化物等參數(shù)脂肪羧酸鹽——肥皂，即屬高級脂肪酸鹽。結(jié)構(gòu)類型：化學(xué)式為RCOOM，這里R為烴基，可以是飽和的，也可以是不飽和的，其碳數(shù)在8～12之間，M為金屬原子，一般為鈉，也可以是鉀或銨。合成路線1：油脂與堿的水溶液加熱起皂化反應(yīng)制得肥皂。合成路線2：脂肪酸中和法，脂肪酸作為原料，用堿中和而成肥皂。離子型表面活性劑生產(chǎn)工藝（工業(yè)制皂）從原理上講，鹽工業(yè)制皂：鹽析法、中和法和直接法。鹽析法和直接法都是油脂皂化法。目前比較先進的工藝是中和法和連續(xù)皂化法。國內(nèi)制皂工廠大多采用鹽析法。離子型表面活性劑生產(chǎn)工藝（工業(yè)制皂）鹽析法的工藝流程①皂化（制皂中最重要的一步）將油脂與堿液放入皂化釜，加熱煮沸。在開口皂化釜中，先加入熔融態(tài)油脂，在慢慢加入堿液?？斟仌r先加入易皂化的油脂如椰子油，先皂化作乳化劑。反復(fù)進行反應(yīng)時，留下鍋底作乳化劑即可。離子型表面活性劑生產(chǎn)工藝（工業(yè)制皂）8皂化第一階段要形成穩(wěn)定膠體【乳化皂化階段】；第二階段加濃堿液后皂化速率快，并產(chǎn)生大量熱，所以不宜加熱，同時要控制油脂和堿液的加入速度，以防反應(yīng)激烈而溢鍋。第三階段由于未皂化的油脂濃度低，皂化速率很慢，需要很長時間皂化。皂化率可達95%～98%，游離堿小于0.5以下。為了將油脂全部皂化，必須加入過量的堿，一般過量5%-10%，并延長反應(yīng)時間，而且甘油盡量除去，以加速反應(yīng)。脂肪皂化后形成皂膠。離子型表面活性劑生產(chǎn)工藝（工業(yè)制皂）9①皂化——皂化反應(yīng)（脂肪酸水解，氫氧化鈉中和）②鹽析在皂膠中加入電解質(zhì)食鹽，使皂膠中過量的水和雜質(zhì)分離出來，得到純的皂膠。雜質(zhì)包括水解生成的甘油、色素、磷脂、動植物纖維、機械雜質(zhì)等。將有害雜質(zhì)出去，可從廢液中回收甘油。為使分離的干凈，鹽析、堿析可進行多次。③堿析在皂膠中加入一定的堿，使未完全皂化的油脂進一步皂化，并降低皂膠中氯化鈉等無機鹽的含量，進一步除去雜質(zhì)，凈化皂膠。離子型表面活性劑生產(chǎn)工藝（工業(yè)制皂）10④整理

皂膠經(jīng)堿析后結(jié)晶比較粗糙，電解質(zhì)含量比較高(NaOH0.6～1%；CI-0.4～0.8%等)。整理過程中進一步加電解質(zhì)，補充皂化和排出皂膠中的雜質(zhì)，使皂膠結(jié)晶細致。補充何種電解質(zhì)，視皂膠的組成和對肥皂的要求而定。如果皂膠中含氯較高，或需要加入較多的填充物，應(yīng)加燒堿處理；如含氯較少，填充物加入量少，需要氯化鈉整理。一般來說，洗滌皂多用堿整理（氯含量高時影響洗滌力）；香皂多用鹽整理（游離堿含量要低），經(jīng)整理后皂膠的脂肪酸鹽含量達60%以上。整理就是在凈化皂膠的同時進一步皂化。

離子型表面活性劑生產(chǎn)工藝（工業(yè)制皂）11⑤調(diào)和通過攪拌或碾磨將填料加入皂膠中，是控制肥皂質(zhì)量的最后一道工序。直接影響肥皂的硬度、晶型、脂肪酸含量、外觀、氣味、洗滌力、保存性等。填料中有硅酸鈉（水玻璃）、碳酸鈉、滑石粉等。硅酸鈉、碳酸鈉可以提高肥皂的洗滌性能和防止肥皂酸敗?；劭稍黾臃试碇械墓腆w物，防止肥皂收縮變形，使肥皂有良好的外觀。

填料亦有軟化硬水的作用。（去除金屬離子）調(diào)和中，有時加入皂用香精，如香草油、松油醇、β-萘甲醚等，以掩蓋肥皂的不良氣味。離子型表面活性劑生產(chǎn)工藝（工業(yè)制皂）12小結(jié)：①皂化（完成皂化反應(yīng)）②鹽析（使RCOONa和甘油分離）③洗滌（進一步洗出RCOONa中的甘油，也可去除一部分的色素及雜質(zhì)）④堿析（堿析是使尚末皂化的油脂，在過量堿的情況下，保證皂化完全，同時進一步洗出RCOONa中的甘油，并可去除一部分的色素及雜質(zhì)）⑤整理（加電解質(zhì)液調(diào)整靜置分層，分成皂基及皂腳兩個皂相，上層為皂基，下層為皂腳）⑤調(diào)和：通過攪拌或碾磨將填料加入皂膠中，是控制肥皂質(zhì)量的最后一道工序。離子型表面活性劑生產(chǎn)工藝（工業(yè)制皂）間歇皂化制作肥皂最關(guān)鍵步驟：皂化鹽析、堿析法、整理步驟：除雜質(zhì)，減少水分調(diào)和：混入其他填料、原料等傳統(tǒng)工藝（間歇皂化）的主要缺點：生產(chǎn)周期較長，至少一天有時甚至需幾天時間。為了縮短皂化時間可采用催化劑如：氧化鋅、石灰石等。先將油脂高壓水解，再加堿中和。更為先進的連續(xù)化皂化法是利用油脂在高溫高壓（200℃，20～30MPa）下快速皂化的原理，4分鐘就可得到40～80%的肥皂。具體生產(chǎn)工藝見下頁：

離子型表面活性劑生產(chǎn)工藝（工業(yè)制皂）連續(xù)煮皂法：高溫高壓下連續(xù)皂化。阿爾法-拉伐耳“離心純化”連續(xù)煮皂法是封閉的、全自動的。全過程分為皂化、洗滌及整理三個階段。它的工藝流程如圖所示。（T=125℃,P恒定高壓，t=2min,轉(zhuǎn)化率=99.95%）

連續(xù)煮皂法工藝流程圖H:加熱器F:過濾器PP:定量泵CL：恒壓槽R：轉(zhuǎn)子流量計DP:循環(huán)泵差示壓力C11：皂化塔M21、M22：洗滌塔C31：整理塔S21、S22、S31：離心分離機（高溫高壓下完成皂化反應(yīng)）（鹽析、洗滌同時進行）（調(diào)節(jié)電解質(zhì)濃度靜置分層）離子型表面活性劑生產(chǎn)工藝（工業(yè)制皂）脂肪酸作為原料，用堿中和而成肥皂。分三大步進行：⑴油脂水解成脂肪酸和甘油。（甘油分離作為副產(chǎn)物。）方法：壓熱催化分解法或高壓無催化劑連續(xù)分解法。⑵脂肪酸蒸餾（對色澤要求不高時，可省略。）⑶脂肪酸用堿中和。（可連續(xù)化，也可間歇式。）脂肪酸中和法離子型表面活性劑生產(chǎn)工藝（工業(yè)制皂）（一）油脂的水解CH2OOCRCH2OH││CHOOCR+3H2OCHOH+3RCOOH

││CH2OOCRCH2OH（二）脂肪酸蒸餾水解所得的粗脂肪酸中含水分小于0.1%，游離脂肪酸97%～98%，油脂2％～3％，色澤差，必須經(jīng)過蒸餾，使之脫色、脫臭，才能得到精制脂肪酸，用于制造優(yōu)質(zhì)肥皂。經(jīng)蒸餾后，約有3％～4％的殘渣，殘渣主要是未水解的油脂，可以重新投入水解工序。脂肪酸中和法現(xiàn)代油脂工業(yè)多采用無催化劑的熱壓釜法和高溫連續(xù)法，得到的甘油和RCOOH不互溶，可直接分層分離。離子型表面活性劑生產(chǎn)工藝（工業(yè)制皂）脂肪酸中和法（三）脂肪酸中和RCOOH+NaOH——RCOONa+H2O中和反應(yīng)在反應(yīng)塔內(nèi)連續(xù)進行。由于無甘油的存在，不需鹽析、堿析等洗滌工序。油脂皂化路線與脂肪酸中和路線的比較

1.皂化法對油脂原料的質(zhì)量要求較高，而中和法可以使用低級油脂原料，且對原料利用率較高。2.中和法可充分利用各種脂肪酸來進行科學(xué)的配方。而皂化法只能將各種油脂按配方混合使用。3.中和法中油脂水解所得的甘油的質(zhì)量高。4.油脂皂化路線工藝步驟多，生產(chǎn)過程長、設(shè)備復(fù)雜、投資大；脂肪酸中和路線工藝過程短，設(shè)備較簡單。結(jié)論：脂肪酸中和法優(yōu)于油脂皂化法。離子型表面活性劑生產(chǎn)工藝（工業(yè)制皂）油脂：動物油脂（如牛油）、植物油脂（如椰子油、棕櫚油、米糠油、大豆油、花生油、硬化油）等。

所用天然油脂不同，得到的肥皂性質(zhì)也不同。如適用的溫度范圍：含C12～C14為主的椰子油皂常溫下即可使用；含C18的硬脂酸皂溫度至70～80℃才行；含雙鍵的油酸皂，雖也是C18，卻因雙鍵的存在而適用范圍較寬。油脂的預(yù)處理:（1）脫膠：指去除油脂中磷酯、蛋白質(zhì)以及其他膠質(zhì)和粘液質(zhì)。（2）脫酸：指去除油脂中游離脂肪酸和色素的處理過程。（3）脫色：化學(xué)脫色法是用氧化、還原劑漂去油脂中的色素。（4）脫臭：常采用高溫、高真空下，通入過熱蒸汽進行蒸餾的方法，除去油脂中有氣味的物質(zhì)。離子型表面活性劑生產(chǎn)工藝（工業(yè)制皂）19皂化所用的堿：氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化銨。

用氫氧化鈉皂化油脂得到的肥皂稱為鈉皂，用氫氧化鉀或氫氧化銨皂化油脂得到的肥皂稱為鉀皂和銨皂。

軟硬程度：硬（鈉皂＞鉀皂＞銨皂）軟脂肪酸鈉是香皂和肥皂的主要成分；脂肪酸鉀是液體皂的主要成分；金屬皂和有機堿皂主要用作工業(yè)表面活性劑。離子型表面活性劑生產(chǎn)工藝（工業(yè)制皂）

皂化值：皂化價的定義是皂化1克的油脂所需要之KOH(即做皂常用的堿)的克數(shù)。油脂與氫氧化鉀乙醇溶液共熱時，發(fā)生皂化反應(yīng)，剩余的堿可用標(biāo)準(zhǔn)酸液進行滴定，從而可計算出中和油脂所需的氫氧化鉀毫克數(shù)。反應(yīng)式如下：RCOOH+KOH→RCOOK+H2OC3H5(COOR)3+3KOH→3RCOOK+C3H5(OH)3

KOH（過剩的）+HCl→KClH2O

酸值：中和1g油脂中的游離脂肪酸所需KOH的毫克數(shù)稱為酸值或酸價。酸值愈高，游離脂肪酸含量愈多，說明油脂不新鮮，質(zhì)量差，會使制得的皂變質(zhì)、出汗、發(fā)臭。

碘值：表示有機化合物中不飽和程度的一種指標(biāo)。指100g物質(zhì)中所能吸收（加成）碘的克數(shù)。主要用于油脂、脂肪酸、蠟及聚酯類等物質(zhì)的測定。

不飽和程度愈大，碘值愈高。干性油的碘值大于非干性油的碘值。/item/%E7%A2%98%E5%80%BC/2982165?fr=aladdin離子型表面活性劑生產(chǎn)工藝

不皂化物：不皂化物是指油脂中所含脂肪酸以外的脂肪成分，如萜烯類（維生素A等），這些物質(zhì)不會中和皂化，以雜質(zhì)狀態(tài)存在于肥皂中，通常不皂化物含量大于1%不可直接制皂。

技術(shù)指標(biāo)：

去垢性：肥皂是一種最古老的表面活性劑，實際上，肥皂溶于水后，其表面張力和界面張力都有所下降，同時，由于肥皂分子的特殊結(jié)構(gòu)，使得它在水溶液中具有潤濕、分散、乳化、起泡、增溶等性能。

水解